Rancangan Meningkatkan Kualitas Citra Kedokteran dengan Proses Morphologi

(1)

1

BAB

I.

PENDAHULUAN

Teknologi digital dewasa ini memungkinkan dimanipulasinya Citra yang terdistorsi sehingga

dihasilkan bentuk yang lebih baik. Dalam dunia kedokteran sering menggunakan hasil

Rontgen atau sinar‐X untuk memphoto kondisi tubuh pasien. Hasil Citra photo rontgen dalam

bentuk grayscale seringkali tidak fokus, hal ini disebabkan pasien yang senantiasa bergerak saat proses photo berlangsung, atau gerakan alat photo itu sendiri sehingga hasilnya menjadi

blur, atau juga kondisi ruangan yang tidak kondusif seperti medan magnetik yang besar yang

dihasilkan generator listrik sehingga turut memperburuk kondisi photo yang dihasilkan. Hasil

photo yang terdistorsi tersebut, sangat dibutuhkan dokter untuk sesegera mungkin

mendiagnosa penyakitnya.

Morfologi, merupakan sarana dalam bidang image processing guna menghasilkan

bentuk luaran yang lebih dapat diterima oleh indera penglihatan untuk menjadikan Citra

digital lebih kontras serta serta mengurangi noise yang ada.

Morfologi merupakan teknik atau proses yang digunakan untuk mengolah Citra (citra) yang didasarkan atas prinsip morfologi matematika [1]. Dalam pemrosesan Citra, hasil yang

diharapkan didasarkan atas bentuk atau struktur Citra asal [2]. Sedangkan Chris Solomon dan

Toby Breckon lebih lanjut mengatakan bahwa morfologi senantiasa berkaitan erat dengan

proses neighbourhoods yang terbentuk dari blok nilai biner satu dan nol [3]. Lebih lanjut, proses morfologi suatu Citra adalah merupakan kumpulan operasi non linear yang berkaitan

dengan bentuk atau morphology dalam suatu Citra [4]. Secara praktek, sistim biner sering digunakan dalam proses morfologi, yaitu proses bit 1 atau yang dikenal dengan foreground

dan bit 0 atau background dengan cara merubah bagian tertentu dari foreground menjadi daerah background dan sebaliknya merubah sebagian background untuk menjadi daerah

foreground. Perubahan daerah asal foreground dan background berkaitan erat dengan tiga hal: Citra, tipe operasi morfologi, dan penataan elemen (structured element) Citra. Terdapat tiga operasi dasar dalam operasi morphologi yaitu: operasi AND, OR, dan NOT.

(2)

2

Tabel 1.1. Operasi dasar morphologi

P Q AND OR NOT 0 0 0 0 1

0 1 0 1 1

1 0 0 1 0

1 1 1 1 0

Manfaat penggunaan proses morfologi yaitu untuk menghilangkan noise yang ada. Mengenal

bentuk karakter suatu Citra, serta digunakan untuk meningkatkan kwalitas Citra. Dalam

bentuk 2D, proses morfologi digunakan untuk ekstraksi karakter yang ada dalam Citra.

Sedangkan untuk 3D, proses ini digunakan dalam bidang medis. Salah satunya adalah

mendapatkan objek dari kumpulan objek yang menyatu di dalam cardiac surgical, neuro surgical dan functional MRI for mind [5]. Proses morfologi juga digunakan dalam kepolisian untuk identifikasi sidik jari guna memperjelas pola aliran garis tangan yang ada. Dengan

penelitian ini diharapkan diperoleh gambar hasil rontgen yang telah di‐digitalkan menjadi

lebih kontras dan berkurang noise yang ada terlihat dalam Gambar 1. dengan citra kontras hitam dan putih, sehingga dapat lebih membantu dokter dalam mempertegas diagnosa suatu

penyakit.

(3)

LAPORAN

AKHIR

PENELITIAN

REGULER

KOMPETITIF

(PEREKOM)

Rancangan

Meningkatkan

Kualitas

Citra

Kedokteran

dengan

Proses

Morphologi

Muhammad

Kusban

ST.

MT.

(NIDN:

0613126702)

Aris

Budiman

ST.

MT.

(NIDN:

0621057503)

DIBIAYAI OLEH LEMBAGA PENELITIAN DAN PENGABDIAN KEPADA MASYARAKAT UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

SESUAI DENGAN SURAT KEPUTUSAN: NOMOR: 319/A.3‐III/LPPM/VIII/2011, TERTANGGAL 22 AGUSTUS 2011

FAKULTAS

TEKNIK

‐

ELEKTRO

(4)

1 .

2.

Judul Penelitian

Ketua Peneliti

a. Nama Lengkap b. NIDN

c. Jabatan Fungsional

d. Fakultas/Jurusan e. Telpon

f. email Ketua Peneliti

a. Nama Lengkap b. NIDN

c. Perguruan Tinggi

Jangka Waktu Penelitian

Pembiayaan

1. Jumlah yang diajukan

HALAMAN PENGESAHAN

Rancangan Meningkatkan Kwalitas Citra

Kedokteran dengan Proses Morphologi

Muhammad Kusban ST. MT.

06 131267 02

Lektor

Teknik/Elektro 0 8 1 s 4 8 3 9 0 3 1 3

muhammadkusban@gmail. _com

Aris Budiman ST. MT.

06 210575 03

Universitas Muhammadiyah Surakarta

1 tahun

Rp. 6.000.000 2.

3 . 4.

Surakarta, _{3 September}₂₀₁₃

Ketua Peneliti.

t .

03620r

U

Muhammad _{Kusban ST. MT.}

NIDN: 0613126702 Menyetujui,

Ketua LPPM UMS

(5)

ii

RINGKASAN

Morphological image processing adalah merupalan bagian dari pengolahan citra digital yang didasarkan pada intuisi manusia dan persepsi yang terbangun. Morphological atau cukup ditulis Morfologi, merupakan pengolahan citra berdasarkan geometri. Proses Morfologi terutama digunakan untuk menghapus ketidaksempurnaan yang ada dalam citra (image). Tidak terkecuali di bidang kedokteran / medis, image yang diperoleh hasil rontgent atau scanner, tidak memiliki akurasi kualitas gambar yang diharapkan. Hal ini karena faktor gerakan dari tubuh dan instrumen (tidak fokus), sehingga gambar yang dihasilkan kabur dan terdistorsi. Salah satu metode untuk meningkatkan citra ini dengan menggunakan metode morfologi. Dengan operasi erosion dan dilation serta kombinasi keduanya dalam proses open dan close, morfologi tingkat tinggi dan kompleks dapat diterapkan. Kunci keberhasilan terletak pada proses pemilihan morfologi operasi matematika, filter dan pilihan elemen terstruktur. Dalam sebuah studi yang diperoleh hasil yang optimal untuk gambar terdistorsi dengan SNR 19,891 dB, pengurangan bit 2,206, dan Gain 13,27 dB.

(6)

iii

PRAKATA

Segala puji dan syukur senantiasa kami panjatkan kehadirat Allah SWT atas karunia dan

limpahan rahmat‐Nya, sehingga akhirnya kami dapat menyelesaikan penyusunan Penelitian

Reguler Kompetitif yang diperuntukkan untuk memenuhi persyaratan Tridharma Perguruan

Tinggi di Jurusan Teknik Elektro – Universitas Muhammadiyah Surakarta.

Kami menyadari sepenuhnya bahwa penyusunan Penelitian ini dapat terselesaikan atas

dukungan dan bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini kami ingin

menyampaikan terima kasih kepada:

1. Jurusan Teknik Elektro – Universitas Muhammadiyah Surakarta yang telah

mempercayakan pengadaan penelitian.

2. Universitas Muhammadiyah Surakarta yang telah memberikan biaya keperluan

penelitian.

3. Rekan dan mahasiswa serta semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang

telah memberikan motivasi dan perhatiannya sampai terselesaikannya penyusunan

materi ini.

Kami menyadari sepenuhnya bahwa materi ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, kami

mengharapkan segala kritik dan saran yang membangun demi kesempurnaan penelitian dan

penulisan di masa mendatang. Kami berharap semoga materi ini dapat bermanfaat bagi yang

membaca dan membutuhkannya. Semoga Allah SWT selalu melindungi dan memberikan

pahala bagi kita semua, amin.

Windan, September 2013

Penyusun,

(7)

iv

DAFTAR

ISI

COVER

HALAMAN PENGESAHAN i

RINGKASAN ii

PRAKATA iii

DAFTAR ISI iv

DAFTAR TABEL v

DAFTAR GAMBAR vi

DAFTAR LAMPIRAN vii

BAB I. Pendahuluan 1

BAB II. Studi Pustaka 3

Image Enhancement 5

Konsep Morphology 7

BAB III. Tujuan dan Manfaat 12

BAB IV. Metode Penelitian 13

BAB V. Hasil dan Pembahasan 15

BAB VI. Kesimpulan dan Saran 18

Daftar Pustaka 19

LAMPIRAN

Citra Hasil Penelitian

Penilaian subyektif dari 2 dokter atas hasil penelitian Surat Perjanjian Pelaksanaan Penelitian

(8)

v

DAFTAR

TABEL

Tabel 1.1. Operasi dasar morphologi 2

Tabel 5.1. Hasil pengukuran morphological image processing dengan beragam image kedokteran untuk nilai Gain, Jumlah pengurangan bits, dan SNR.

(9)

vi

DAFTAR

GAMBAR

Gambar 1.1. Beberapa operasi logika biner dalam proses morphologi. Biner hitam mewakili angka 1 dan putih mewakili 0.

2

Gambar 2.1. Contoh Struktur elemen pixel dan pusat penataan elemen digambar dalam bagian abu‐abu.

4

Gambar 2.2. Penataan elemen yang mengisi daerah asal secara berturutan.

4

Gambar 2.3. Proses erosion dapat digunakan untuk memisahkan objek yang gandeng.

8

Gambar 2.4. Proses dilation digunakan untuk menyambungkan objek yang terpecah.

8

Gambar 2.5. Contoh penataan elemen 3x3 bernilai biner 1 untuk proses erosion dan dilation.

9

Gambar 2.6. Proses closing, mengisi bagian kosong suatu objek. 10

Gambar 2.7. Hasil yang diperoleh dengan proses boundary extraction dengan menggunakan penataan elemen bentuk kotak 3 x 3.

11

Gambar 4.1 Flow chart penelitian proses morfologi guna meningkatkan kwalitas citra di bidang medis

13

Gambar 5.1 Lung.jpg sebagai citra asli hasil scan 16

Gambar 5.2. Citra lung.jpg hasil proses erotion 16

Gambar 5.3. Tampilan histogram proses erotion 17

Gambar 5.4. Hasil akhir citra rekonstruksi proses erotion yang disempurnakan histogramnya

17

Gambar L.1. Citra adrenal.jpg dalam bentuk original 20

Gambar L.2. Citra adrenal.jpg dengan menggunakan structured element [1 0 0 1 0 0 1; 0 1 0 1 0 1 0; 1 1 1 1 1 1 1; 0 1 0 1 1 0 0; 1 0 0 1 0 0 1] dalam proses dilation

20

Gambar L.3. Image hasil dilation yang disempurnakan histogramnya 21

Gambar L.4. Citra rekonstruksi dilation yang telah disempurnakan histogramnya

21

Gambar L.5. Citra cardiac.jpg hasil proses dilation 22

Gambar L.6. Citra hasil erotion 22

Gambar L.7. Citra hasil proses Dilation ‐ Erotion 22

Gambar L.8. Citra hasil proses Dilation + Erotion 22

Gambar L.9. Citra gastrointestinal.jpg hasil proses Opening 23

Gambar L.10. Citra gastrointestinal.jpg hasil proses pengurangan dari Citra original dengan Citra proses opening

23

Gambar L.11. Citra gastrointestinal.jpg hasil proses pengurangan dari Citra original dengan Citra proses opening yang

disempurnakan histogramnya

(10)

vii

Gambar L.12. Citra gastrointestinal.jpg hasil proses Closing 23

Gambar L.13. Citra gastrointestinal.jpg hasil proses penambahan dari Citra original dengan Citra proses opening

24

Gambar L.14. Citra gastrointestinal.jpg hasil proses penambahan dari Citra original dengan Citra proses opening yang

disempurnakan histogramnya

24

(11)

viii

DAFTAR

LAMPI

RAN

Lampiran – Citra Hasil Penelitian

Lampiran – Penilaian subyektif dari 2 dokter atas hasil penelitian